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Title:
METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING BIMETALLIC PIPES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/192709
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing bimetallic pipes, consisting of a thin-walled inner pipe made of a high-alloyed or alloyed steel, and an outer pipe made of a non-alloyed or unalloyed steel, which, after being inserted one into the other, are form-fittingly interconnected by expansion under internal pressure, as well as to a device for carrying out said method, comprising sealing heads (3) that can be placed against the pipes (1; 2) to be expanded, for the purpose of supplying the pressure medium. The device is characterised in that a retainer (5) comprising a radially inward-projecting projection (7) is provided on said sealing head (3) for the purpose of securing the inner pipe (1, 1') being expanded, and this can be brought to engage with a peripheral groove (6) on the inner pipe (1; 1').

Inventors:
WINKELS JÖRN (DE)
KOCKS HANS-JÜRGEN (DE)
Application Number:
PCT/DE2016/100226
Publication Date:
December 08, 2016
Filing Date:
May 17, 2016
Export Citation:
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Assignee:
SALZGITTER MANNESMANN LINE PIPE GMBH (DE)
International Classes:
B21D39/04; B21C37/15; B21D26/045; B21D26/051; F16L9/18
Foreign References:
DE102010044463A12012-03-08
DE102007045855A12009-04-09
EP0673697A11995-09-27
JPS58107225A1983-06-25
DE102010044463A12012-03-08
Attorney, Agent or Firm:
MEISSNER, PETER E. (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Bimetallrohren, bestehend aus einem dünnwandigen Innenrohr aus hochlegiertem oder legiertem Stahl und einem Außenrohr aus nicht- oder unlegiertem Stahl, die nach dem Ineinanderschieben durch Aufweiten unter Innendruck formschlüssig miteinander verbunden werden,

dadurch gekennzeichnet,

dass das eine größere Länge als das Außenrohr aufweisende Innenrohr nach dem

Einschieben in das Außenrohr, aber vor dem Aufweiten nahe seinen beiden über die Länge des Außenrohres vorstehenden Rohrenden mit einer radial nach Innen weisenden

Umfangsnut versehen wird, mit der eine die axiale Lage des Innenrohres gegenüber dem Außenrohr beim Aufweiten fixierende Halterung in Eingriff bringbar ist.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , mit an die

aufzuweitenden Rohre (1 ;2) anlegbaren Dichtköpfen (3) zur Zuführung des Druckmediums, dadurch gekennzeichnet, dass am Dichtkopf (3) eine einen radial nach innen weisenden Vorsprung (7) aufweisende Halterung (5) zur Fixierung des aufzuweitenden Innenrohres (1 , T) vorgesehen ist, der mit einer Umfangsnut (6) am Innenrohr (1 ; T) in Eingriff bringbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (5) relativ zum Dichtkopf (3) vertikal verschiebbar am Dichtkopf (3) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (5) relativ zum Dichtkopf (3) horizontal verschiebbar am Dichtkopf angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Dichtkopf (3) ein Näherungssensor (8) zur Erfassung der horizontalen Position der Halterung (5) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (5) am Dichtkopf (3) lösbar befestigt ist.

Description:
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bimetallrohren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bimetallrohren, bestehend aus einem dünnwandigen Innenrohr aus hochlegierten oder legierten Stahl und einem Außenrohr aus nicht- oder unlegierten Stahl, die nach dem Ineinanderschieben formschlüssig miteinander verbunden werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bimetallrohre zeichnen sich üblicherweise dadurch aus, dass ein, die Statik übernehmendes Rohr aus unlegierten oder niedriglegiertem Stahl mit einer Innenschicht aus legiertem Stahl versehen ist. Zur Herstellung von Bimetall röhren sind "Cladded Pipes" von "Lined Pipes" zu unterscheiden.

Im Falle der„Cladded Pipes" besteht ein metallurgischer Verbund zwischen dem unlegierten bzw. niedriglegiertem Stahl und der Schicht aus legiertem oder hochlegiertem Stahl. Ein typischen Herstellverfahren ist hier das Plasmaauftragsschweißen.

Im Falle des„Lined Pipe" wird im einfachsten Fall ein dünnwandiges Rohr aus hochlegiertem bzw. legiertem Stahl in das Rohr aus niedrig- oder unlegiertem Stahl eingeschoben. Ein formschlüssiger Verbund entsteht hier durch das gezielte Aufweiten des Edelstahlrohres durch Innendruck. Das Rohr wird dazu an den Enden mit Dichtköpfen verschlossen und mit Wasser gefüllt. Durch Erhöhung des Innendrucks und dem gleichzeitigen Nachführen von Wasser weitet sich das Rohr. Bei diesem Aufweitprozess hat das Rohr aus legiertem oder hochlegiertem Stahl das Bestreben sich zusammenzuziehen. Das Material für die Aufweitung stammt zum Teil aus dem Umfang, zum Teil aber auch aus der Rohrlänge. Derartige

Prozesse erfordern daher entweder das Verschweißen der beiden Rohre oder aber das Nachfahren der Dichteinheit, wobei die Rohre in der Herstelllänge auf diesen Prozess abgestimmt werden müssen.

Ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren, bei dem das Aufweiten und Verbinden durch hydraulischen Innendruck erfolgt , ist aus der DE 10 2010 044 463 A1 bekannt. Wesentlich ist dabei, dass der Druck und die Durchmesser der beiden Rohre so aufeinander abgestimmt werden, dass es gleichzeitig sowohl zu einer plastisch aufweitenden Verformung des Innenrohres wie auch zu einer elastisch aufweitenden Verformung des Außenrohres kommt.

Durch die elastische Rückfederung des äußeren Rohres entsteht dann eine kraftschlüssige Schrumpfverbindung.

Für die Druckeinleitung müssen die Rohrenden dicht verschlossen werden, wobei im

Allgemeinen vorher zur Fixierung der ineinandergeschobenen Rohre die Enden mit einander verschweißt werden.

Aufgabe der Erfindung ist, das Herstellen von Bimetallrohren zu vereinfachen.

Erfindungsgemäß geschieht dies bei einem Verfahren zur Herstellung von Bimetallrohren, bestehend aus einem dünnwandigen Innenrohr aus hochlegierten oder legierten Stahl und einem Außenrohr aus nicht- oder unlegierten Stahl, die nach dem Ineinanderschieben durch Aufweiten unter Innendruck formschlüssig miteinander verbunden werden,

dadurch, dass das eine größere Länge als das Außenrohr aufweisende Innenrohr nach dem Einschieben in das Außenrohr aber vor dem Aufweiten nahe seinen beiden über die Länge des Außenrohres vorstehenden Rohrenden mit einer radial nach Innen weisenden

Umfangsnut versehen wird, mit der eine die axiale Lage des Innenrohres gegenüber dem Außenrohr beim Aufweiten fixierende Halterung in Eingriff bringbar ist.

Kerngedanke dieser Idee ist es, das Edelstahlrohr vor dem Aufweiten an den Rohrenden zu nuten. Diese Nut verhindert einerseits, dass sich das Rohr unter Innendruck im Dichtkopf aufweitet und so ggf. nur schwer wieder herauszuziehen ist. Andererseits bietet die Nut die Möglichkeit das Edelstahlrohr an der Dichteinheit so zu fixieren, sodass das Material für die Aufweitung komplett aus dem Rohrumfang bereit gestellt wird. Es kommt somit bei gleichbleibender Rohrlänge nur zu einer Wanddickenabnahme des aufzuweitenden

Innenrohres.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wie sie nachfolgend beschrieben wird und in den Ansprüchen 2 bis 5 angegeben ist. Wie eingangs erwähnt, werden für das hydraulische Aufweiten Druckköpfe an beiden Enden der aufzuweitenden Rohre angeordnet, durch die das Druckmedium dem Innenrohr zugeführt wird. Dazu werden aus dem Bereich der Wasserprüfpressen für Rohre bekannte Abdichteinheiten verwendet. Hier erfolgt die Abdichtung gegenüber dem Innenrohr durch im Dichtkopf vorgesehene, am Innenrohr anliegende Dichtungen.

Am Dichtkopf ist erfindungsgemäß eine Halterrung zum Fixieren des Innenrohres angeordnet, und zwar vorzugsweise lösbar. Damit kann bei entsprechender Ausbildung des Dichtkopfes diese Halterung auch nachträglich angebracht werden.

Diese Halterung weist einen radial nach innen weisenden, der Form der Umlaufnut entsprechenden Vorsprung auf, der mit der Umlaufnut in Eingriff bringbar ist.

Damit kann das Innenrohr gegenüber dem Außenrohr axial fixiert werden, wenn das Innenrohr in den Druckköpfen eingespannt ist und ein Druck zum Aufweiten aufgebracht wird.

Durch den Druck weitet sich das Innenrohr zwischen den beiden Fixierungen auf, wobei der Materialfluß aus der Wand kommt, während sich die Länge nicht ändert. Ein Nachführen der Dichtköpfe ist damit nicht mehr notwendig.

Eine alternative Anwendungsmöglichkeit dieser Nut bietet die Fixierung einer horizontal verschiebbaren Halterung, deren Position vor dem Dichtkopf durch einen Näherungssensor erfasst wird. Damit kann die Dichteinheit ggf. einer Längenänderung folgen, wenn abweichend von der zuvor beschriebenen Zielsetzung der Materialfluss nicht nur aus der Rohrwand, sondern auch durch die Verkürzung der Rohrlänge zugelassen wird.

Da sich der Durchmesser des Innenrohres aufgrund der Stützwirkung der Nut im Dichtkopf nicht ändert, kann das Innenrohr nach Abschluss des Aufweitevorganges leicht aus dem Dichtkopf entfernt werden.

Aus der schematischen Darstellung in der Zeichnung ergibt sich das Verfahren und die Ausführung der Vorrichtung in einfacher Weise.

Im Einzelnen ist dabei das Innenrohr im ursprünglichen Zustand mit 1 , im aufgeweiteten Zustand mit T und das Außenrohr mit 2 bezeichnet. Von den beidseitig angeordneten Dichtköpfen ist nur der auf einer Seite angeordnete Dichtkopf angedeutet und mit 3 bezeichnet. Die Dichtung, die am Innenrohr anliegt, ist mit dem Bezugszeichen 4 versehen.

Am Dichtkopf ist die lösbare Halterung 5 angedeutet, die einen radial nach Innen weisenden, umlaufenden und der Umfangsnut 6 entsprechenden Vorsprung 7 aufweist.

Diese Halterung 5 ist außerdem am Dichtkopf relativ zu diese sowohl vertikal verschiebbar wie auch - nach einer alternativen Ausgestaltung - horizontal verschiebbar.

Die mit dem vertikalen Doppelpfeil angedeutete Verschiebungsmöglichkeit erlaubt ein einfaches herausziehen des Bimetallrohres aus dem Dichtkopf nach dem Aufweiten.

Durch die ggf. zusätzliche horizontale Verschiebungsmöglichkeit, die ebenfalls durch einen Doppelpfeil angedeutet ist, kann die Halterung 5 horizontal nachgeführt werden, wenn sich das Rohr beim Aufweiten verkürzt. Über den Näherungssensor 8 wird dazu der Dichtkopf der sich mit der Rohrverkürzung fortbewegenden Halterung nachgefahren, um die Dichtfunktion weiter zu gewährleisten.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind beispielsweise besonders geeignet für Außenrohre von 100 bis 600 mm Durchmesser und Wanddicken von 2,9 bis 25 mm und Innenrohre mit 70 bis 570 mm Durchmesser und einer Wanddicke von 3,0 bis 5,0 mm.